心电图室新员工培训手册-心脏电生理基础

1.心脏电生理基础1.1.心肌细胞电活动（1）心肌细胞分类将心肌细胞分为两类普通心肌细胞和自律细胞。

1、普通心肌细胞包括心房肌和心室肌细胞，具有兴奋性、传导性和收缩性，但一般不具有自律性。这类心肌细胞，主要执行收缩功能，故又称为工作细胞。

2、自律细胞主要包括P细胞和浦肯野细胞，组成心脏的特殊传导系统。这类细胞除了具有兴奋性、传导性外，大多没有稳定的静息电位，但可自动产生节律性兴奋，控制整个心脏的节律性活动。由于很少含或完全不含肌原纤维，基本不具有收缩功能。

（2）心肌细胞的跨膜电位心肌细胞膜内外的离子浓度不同，静息状态下细胞膜对不同离子的通透性也不同，这是心肌细胞跨膜电位形成的离子基础。如图：图1静息状态下细胞膜两边存在离子浓度差

1、静息电位在静息状态下心肌细胞膜内带负电，膜外带正电，形成膜内外的电位差。这种在静息状态下，心肌细胞膜内外的电位差就称为膜的静息电位。此时，心肌细胞处于极化状态。如图：图2静息状态下，细胞膜内带负电，膜外带正电2、动作电位刺激心肌细胞使其兴奋，膜内外的电位就会发生突然转变，膜内电位由负电位转变为正电位，而膜外则由正电位转变为负电位。这种膜电位的变化称为动作电位。如图：图3兴奋状态下，细胞膜内电位由负转正，细胞膜外电位由正转负通常将心肌细胞动作电位分为0期、1期、2期、3期、4期五个时相。（1）去极化过程心肌细胞的去极化过程又称动作电位0期。心肌细胞在外来刺激作用下，细胞膜两侧离子选择性通过离子通道，膜内电位迅速从-90mV上升到30mV。0期很短暂，历时仅1~2ms，膜电位由-90mV快速上升到30mV，去极化幅度很大，为120mV。（2）复极化过程心肌细胞去极化达到顶峰后，立即开始复极，离子选择性反向回流。该过程缓慢，历时200～300ms，包括动作电位的1期、2期、3期三个阶段。3030图4心肌细胞除极与复极过程0-4各期电位变化1期：又称快速复极初期。膜电位从＋30mV迅速复极到0mV，历时约10ms。2期：又称平台期或缓慢复极期。在1期复极膜内电位达到0mV左右后，复极化过程变得相当缓慢，在动作电位图形上形成一平台，历时100~150ms。3期：又称快速复极末期。在2期复极末，复极速度逐渐加快，延续为3期复极。在3期，细胞膜复极速度加快，使膜内电位由0mV左右较快地下降到–90mV，完成复极化过程，历时约100~150ms。从0期去极化开始到3期复极化完毕就是整个动作电位时间。心室肌细胞的动作电位时间约200~300ms。（3）静息期。又称动作电位4期。4期是心室肌细胞膜复极化完毕，膜电位恢复至静息电位的时期。而自律细胞的动作电位曲线则大不一样。对自律细胞而言，4期自动去极化达到阈电位水平（－40mV）时，细胞膜随即0期去极化，使动作电位缓慢上升至0～+20mV，开始复极，从0期直接进入3期。如图：图5窦房结P细胞4期去极化和动作电位发生示意图1.2.心肌细胞的电生理特性

心肌细胞的生理特性包括电生理特性和机械特性两大特性。电生理特性包括自律性、兴奋性和传导性，这些电生理特性都是以心肌细胞膜的生物电活动为基础。机械特性即为收缩性，在很大程度上受电生理特性的影响。1、自律性自律性是指心肌细胞在无外来刺激的情况下，能自动发生节律性兴奋的特性。自律细胞分布于窦房结、房室结和浦肯野纤维网。窦房结的自律性为70-100bpm，房室结的自律性为40-60bpm，浦肯野纤维网（心室)的自律性<40bpm。自律细胞分布如图：窦房结房室结浦肯野纤维网窦房结房室结浦肯野纤维网图6心脏内自律细胞的分布2、兴奋性兴奋性是指心肌细胞受适当刺激后产生动作电位的能力。心肌在每一次兴奋过程中，其膜电位就发生一系列有规律的变化。在这一过程中，心肌细胞的兴奋性也随着发生相应的周期性改变，包括绝对不应期、相对不应期和超常期。

（1）绝对不应期无论给予多大程度刺激均不能诱发兴奋。（2）相对不应期给予阈值以上刺激时才可诱发兴奋。（3）超常期给予阈值以下刺激时就可引发兴奋。3、传导性心肌细胞具有传导兴奋的能力，即心肌细胞某处发生的兴奋，能沿细胞膜扩布到整个细胞，并通过闰盘扩布到相邻的心肌细胞，从而引起整块心肌兴奋，这种特性称为传导性。

图7心肌细胞传导性示意图1.3心肌细胞的除极与复极静息状态时，膜内外保持着一定的电位差，但膜内外各离子分别均匀分布，不产生电位差，也无电流产生，这种状态称为极化状态。此时探查电极仅记录出一水平线（等电位线），如图8。当心肌细胞的左侧受到刺激，即开始除极过程。刚开始除极的一点与其邻近尚未除极部分之间存在电位差，因而有电偶产生，电极即可记录到相应电位变化（电位快速上升）。当除极结束后即进入复极化过程，心肌细胞的复极化过程，与除极时的情况恰好相反，记录到的电位变化趋势也和除极过程相反（电位下降至等电位线）如图9。图8静息状态下，电极记录到水平电位图9心肌受到刺激后除极和复极，电极检测到相应的除极和复极电位变化2心电图相关基础知识

2.1心向量的基本概念

心肌细胞除极或复极过程中产生的电偶，除了有一定的方向和极性外，还有大小，这个既有大小又有方向的向量称为心向量。心脏电活动进行的某个瞬间，是许多心肌细胞同时发生除极或复极，产生许多方向各异、大小不同、相对较小的心向量，将它们综合成该瞬间的一个总的心向量，这个总的心向量就是该瞬间的瞬间综合心向量。如果把心房、心室除极或复极过程中，产生的许多方向、大小不同的瞬时综合向量综合起来，就形成一个总向量(平均综合心向量)，分别称为心房除极向量(P向量)、心室除极向量(QRS向量)和心室复极向量(T向量)。

心房除极的每个瞬间的综合心向量都可用箭头表示，按发生的顺序将箭头顶点移动的轨迹连接起来，就可形成一个空间环状曲线，称为P向量环（图10）。将心室除极的每个瞬间综合心向量箭头顶点移动的轨迹连接起来，同样可获得一个空间环状曲线，称为QRS向量环（图11）。

图10P向量环示意图

图11QRS向量环示意图

2.2心电图常用导联将电极置于体表任何两点，再用导线与心电图机的正负两极相连，就可构成电路，此种连接方式和装置称为导联。目前临床常用的导联有肢体导联和胸导联。肢体导联的电极分别置于左上肢、右上肢和左下肢、右下肢。肢体导联属于额面导联，反映上下和左右方位的心电变化。胸导联属于横面导联，反映前后及左右方位的心电变化。肢体导联进一步又分为双极肢体导联(标准导联)和单极加压肢体导联。

1）标准导联是一种双极导联，即测定的为两个电极之间的电位差,如图。其连接方式分为以下3类。

（1）Ⅰ导联(标准第一导联)。左上肢连接心电图机导线的正极，右上肢连接负极，所测得电位是两上肢电位之差。（2）Ⅱ导联(标准第二导联)。左下肢接正极，右上肢接负极。Ⅰ导联Ⅱ导联Ⅲ导联（3）Ⅲ导联Ⅰ导联Ⅱ导联Ⅲ导联图12标准导联连接示意图2）加压肢体导联加压肢体导联为单极导联，所测定的为探查电极所在部位心脏的电位变化。将双上肢和左下肢三点连接到中心点(中心电端)，此中心电端的电位接近于零，可看作无关电极。（1）加压单极右上肢导联(aVR)。

（2）加压单极左上肢导联(aVL)。

（3）加压单极左下肢导联(aVF)。

3）胸导联将探查电极置于胸壁不同部位，负极与中心电端相连，就构成胸导联，如图。胸导联也为加压单极导联。（1）V1导联。电极置于胸骨右缘第4肋间。

（2）V2导联。电极置于胸骨左缘第4肋间。

（3）V3导联。电极置于V2与V4连线的中点。

（4）V4导联。电极置于第5肋间左锁骨中线上。

（5）V5导联。电极置于V4导联同一水平左腋前线处。

（6）V6导联。电极置于V4导联同一水平左腋中线处。图13胸导电极连接示意图常规心电图采用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、aVR、aVL、aVF、V1~V6等12个导联。必要时可加做V3R、V4R、V5R导联，其部位相当于右胸的V3、V4、V5，也可加做V7、V8、V9导联，其位置在左腋后线，左肩胛线及后正中线与V4、V5、V6导联同一水平。2.3导联轴导联轴指导联正、负极之间的假想连线，方向由负极指向正极。

1）肢导联的导联轴假设等边三角形的三个顶点分别为R、L、F，方向由R指向L的连线就是I的导联轴。方向由R指向F连线就是Ⅱ导联的导联轴。方向由L指向F的连线就是Ⅲ导联的导联轴。如果将这三个标准导联的导联轴的起点平行地移到同一点上则得到—个特定的图形(图14)。I导联轴位于水平为0°，Ⅱ导联轴与I导联轴的夹角为60°，Ⅲ导联轴与Ⅱ导联轴的夹角也是60°。

图14标准导联的导联轴同样，假设等边三角形的三个顶点分别为R、L、F，中心电端位于三角形中心的0点上，按单极加压肢体导联正、负极放置的部位就可画出aVR、aVL、aVF的三个导联的导联轴。三根轴起于0点，方向分别指向R、L及F，三者的夹角均为120°(图15)。

图15单极加压肢导联的导联轴因为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ与aVR、aVL、aVF的六个肢体导联都是从额面上观察导联轴位置的，因此可以将它们平行地移到以0点为中心的同一平面上，并画出它们的反向延长线，这样就得到了一个由六根导联轴组成的夹角各为30°的一个放射状图形，如图：图16肢体导联的分布示意图

2）胸导联的导联轴假设中心电端0点位于中心，各胸导联的电极沿胸前壁放置，这样就能根据六个加压单极胸导联的大致位置画出V1~V6导联的六根导联轴。它们均起于0点，分别指向外侧胸壁各点。如图：

图17肢导联轴系统

图18胸导联在横截面上的矢量分布2.4心电图与心向量图的关系心电图是空间心向量在心脏导联方向投影而形成的。额面心向量投影在六个肢体导联轴上，产生Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、aVL、aVR、aVF六个肢体导联心电图。横面心向量环投影在六个横面心前导联轴上，产生V1、V2、V3、V4、V5、V6六个心前导联心电图。

当心向量环的向量投影在导联轴的正侧，产生一向上的波。当心向量环的向量投影在导联轴的负侧，产生一向下的波。以心房除极过程中产生的P波为例。心房除极时产生的向量指向前下方。心电图各导联中的P波，是额面P向量投影在心电图各肢体导联的导联轴上，横面P向量投影在各胸导联的导联轴上，形成相应的P波。额面P向量方向与导联轴正向夹角小于90o时，P波为正向，且波幅较高；若垂直于导联轴，则P波波幅极小或者无P波出现；如方向指向导联轴负侧，则为负向P波。3、心电图各波的组成P波心房除极产生，表示整个心房除极过程，电传导由窦房结经心房和房间束传导到房室结。如图：图19P波示意图P-R间期左右心房开始除极到心室开始除极的过程，电传导由窦房结经房室结、His束及左右束支最终传导到浦肯野纤维网，时程为120-200ms。图20P-R间期示意图QRS波心室除极过程。P波后第一个负向波定义为Q波，第一个正向波定义为R波，第二个负向波定义为S波，QRS波时程90-120ms。如图：图21QRS波示意图S-T段心室复极的早期，QRS与T波之间的一段，时程为80-120ms。图22S-T段示意图T波心室复极的晚期。图23T波示意图心电图各波与心脏电活动之间的对应关系如下图。

图24心脏除极、复极与心电图各波段的关系示意图4心率的测量4.1心电图打印纸临床上应用的心电图采用专用心电图打印纸以标准走速打印。横轴表示时间，1小格表示40ms，5小格组成1大格，1大格表示200ms；纵轴表示电压，1小格表示1mV，1大格表示5mV。图25心电图打印纸图例3.2心率的计算（1）6秒法根据在6秒